電力系統(tǒng)自動化未來發(fā)展新技術(shù)研究

張金盼

（身份證號：131181198407270775）

電力系統(tǒng)自動化未來發(fā)展新技術(shù)研究

張金盼

（身份證號：131181198407270775）

本文對電力系統(tǒng)自動化未來發(fā)展的新技術(shù)研究進行了詳細的闡述。

電力系統(tǒng)；自動化；發(fā)展應用

引言

變電站電力系統(tǒng)是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點，變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。電力系統(tǒng)綜合自動化是基于科技發(fā)展和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的出現(xiàn)而逐步形成的一個概念，是一個綜合發(fā)電廠、變電站、輸配網(wǎng)絡和用戶的集成概念，其概念研究和實現(xiàn)的主要目的就是如何更好地掌控和監(jiān)視電力從出廠到供應的全過程，使輸配過程更有效和通暢。

1　電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢

（1）當今電力系統(tǒng)的自動控制技術(shù)正趨向于：

①在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展。②在設計分析上日益要求面對多機系統(tǒng)模型來處理問題。③在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論。④在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用。⑤在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。

（2）整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于：

①由開環(huán)監(jiān)測向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到AGC（自動發(fā)電控制）。②由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS（能量管理系統(tǒng)）到DMS（配電管理系統(tǒng)）。③由單個元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如SCADA（監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集）的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展。④由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動化的發(fā)展。⑤裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護技術(shù)的演變。⑥追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制。⑦由以提高運行的安全、經(jīng)濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS（管理信息系統(tǒng)）在電力系統(tǒng)中的應用。

2　具有變革性重要影響的三項新技術(shù)

（1）電力系統(tǒng)的智能控制電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段：基于傳遞函數(shù)的單輸入、單輸出控制階段；線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制階段；智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術(shù)困難有：

①電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)（包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存）的動態(tài)大系統(tǒng)。②具有多目標尋優(yōu)和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。③不僅需要本地不同控制器間協(xié)調(diào)，也需要異地不同控制器間協(xié)調(diào)控制。智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段，主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題；特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。

（2）FACTS和DFACTS

①FACTS概念的提出在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術(shù)來提高電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候，一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術(shù)——柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術(shù)悄然興起。所謂“柔性交流輸電系統(tǒng)”技術(shù)又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術(shù)簡稱FACTS，就是在輸電系統(tǒng)的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)進行調(diào)整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術(shù)、微機處理技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應用于高壓輸電系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質(zhì)量，并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術(shù)。

②FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現(xiàn)狀各種FACTS裝置的共同特點是：基于大功率電力電子器件的快速開關(guān)作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術(shù)且結(jié)構(gòu)比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構(gòu)成，其輸出的三相交流電壓與所接電網(wǎng)的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓，因此對電網(wǎng)電壓的控制能力很強。

③DFACTS的研究態(tài)勢隨著高科技產(chǎn)業(yè)和信息化的發(fā)展，電力用戶對供電質(zhì)量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關(guān)?？梢哉f，信息時代對電能質(zhì)量提出了越來越高的要求。DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術(shù)，它是Hingorani于1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量提出的新概念。其主要內(nèi)容是：對供電質(zhì)量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。

3　基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

（1）基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側(cè)重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)。前者記錄數(shù)據(jù)冗余，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統(tǒng)整體動態(tài)特性分析困難；后者數(shù)據(jù)刷新間隔較長，只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。

（2）基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結(jié)合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)，主要由同步定時系統(tǒng)，動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現(xiàn)的同步相量測量技術(shù)和光纖通信技術(shù)，為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。GPS技術(shù)與相量測量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物——PMU（相量測量單元）設備，正逐步取代RTU設備實現(xiàn)電壓、電流相量測量（相角和幅值）。

4　結(jié)語

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化面臨著空前的變革。多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進入電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，而信息技術(shù)的發(fā)展，不僅會推動電力系統(tǒng)監(jiān)測的發(fā)展，也會推動電力系統(tǒng)控制向更高水平發(fā)展。

TM76

A

1673-0038（2015）28-0303-01

2015-5-28